复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜及其制备方法，原料的重量份组成如下：淀粉30

【技术实现步骤摘要】
复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜及其制备方法，属于膜包装材料加工


技术介绍

[0002]聚乳酸(PLA)是由生物质原料经微生物发酵形成的乳酸单体，通过缩合聚合或者乳酸二聚体开环聚合而形成的高分子材料，具有良好的生物可降解性、生物相容性和抑菌抗霉特性，同时因其拉伸强度、压缩模量高、透明性好，还可方便加工成型。但是，PLA也因其质硬而脆、抗冲击性、亲水性差极大的限制了应用，特别是在包装领域。因此，对PLA的改性成为了研究热点，尤其在增韧改性方面。
[0003]聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种具有良好韧性的生物可降解高分子材料，与PLA同为热塑性塑料。鉴于PLA和PBAT两者之间性能的互补性，因此选择这两种材料进行熔融共混制备的PLA/PBAT高分子合金不仅能够平衡材料的刚性和韧性，同时又不损失其生物可降解性。
[0004]PLA和PBAT价格偏高是影响其作为通用塑料使用的最大原因之一。对其进行填充改性可以降低成本，并在一定程度上达到增强增韧的目的。PLA/PBAT的填充剂按照性质可分为无机填料和有机填料两类，其中完全可再生的淀粉价格低廉、储存量大，作为PLA/PBAT合金的填充剂能有效降低生产成本，促进生物降解，因此淀粉填充PLA/PBAT全生物降解材料备受关注并已得到广泛的研究。
[0005]但淀粉与生物降解塑料共混加工的方式，但是由于其力学性能一般，从而也限制了其作为材料的应用，本专利技术旨在解决这一技术问题，通过淀粉的改性处理，与PLA
‑
PBAT混合加工生物降解膜材料。
[0006]另据报道，将PBAT与PLA熔融共混得到一种PLA/PBAT复合材料，研究发现，虽然PBAT对PLA材料改性后，提高了PLA材料的力学性能和加工性能，但是，PLA/PBAT复合材料(PLA含量为20％，PBAT的含量为80％)对氧气和水蒸气的阻隔性不佳，PLA/PBAT复合膜的氧气透过率为920cc/m2/day/0.1MPa，水蒸气透过率为510g/m2/day，因此，PLA/PBAT复合材料对氧气和水蒸气的阻隔性能还有待进一步提高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜的制备方法。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010]一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜，原料的重量份组成如下：
[0011][0012]所述复合纳米材料为长链烷基双键硼化物和N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺改性的纳米蒙脱土和白炭黑；
[0013]长链烷基双键硼化物、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米蒙脱土和白炭黑的质量比为(7
‑
9):(3
‑
5):80:20。
[0014]优选的，原料的重量份组成如下：
[0015][0016]长链烷基双键硼化物、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米蒙脱土和白炭黑的质量比为9:3:80:20。
[0017]优选的，所述长链烷基双键硼化物中长链烷基的C原子数为12
‑
15，且为正构长链烷基。
[0018]优选的，所述复合纳米材料的制备方法如下：
[0019]称取纳米蒙脱土、白炭黑，用水分散，于50
‑
60℃搅拌溶胀8
‑
12小时；
[0020]称取配方量的长链烷基双键硼化物和N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺，加入至水中，溶解，然后加入到溶胀好的纳米蒙脱土
‑
白炭黑体系中，于50
‑
60℃混合搅拌4
‑
6小时，混合液离心分析，沉淀用去离子水洗涤后，干燥、粉碎备用。
[0021]优选的，所述抗氧化剂为亚磷酸苯二异癸酯、亚磷酸三(2，4
‑
二叔丁基苯基)酯和季戊四醇双亚磷酸酯中的一种或者两种以上复配物。
[0022]优选的，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯、三醋酸甘油酯和癸二酸二丁酯中的任一种。
[0023]优选的，所述润滑剂为硬脂酸钙和/或油酸酰胺。
[0024]一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜的制备方法，所述生物降解膜材料的制备方法如下：
[0025]步骤S1：将配方量的淀粉、PLA、PCL、PBAT真空干燥，至含水率低于0.5％；
[0026]步骤S2：称取配方量的淀粉、复合纳米材料，加水进行膨化处理以制得膨化物；
[0027]步骤S3：混合器中，加入干燥后PLA、PCL、PBAT预混合；
[0028]步骤S4：预混合结束后，加入步骤S2的膨化物及配方量的抗氧化剂、增塑剂和润滑剂，混合均匀，得到混合料；
[0029]步骤S5：将步骤S4的混合料经挤出造粒、吹膜，得到复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜。
[0030]优选的，所述真空干燥的温度为50
‑
60℃，真空度为0.1
‑
0.5Mpa。
[0031]优选的，预混合的温度为50
‑
60℃，反应时间为45
‑
60min。
[0032]优选的，步骤S3的混合时间为1
‑
2小时，混合温度45
‑
50℃。
[0033]目前，提高PLA/PCL/PBAT薄膜水蒸气阻隔性能的方法主要包括以下两种：层状纳米填料复合法和高分子共混改性。纳米蒙脱土由于具有独特的天然层状纳米结构，从而成为改善PLA/PCL/PBAT薄膜水蒸气阻隔性能常用的纳米材料。纳米蒙脱土是一种层间具有阳离子交换能力的多孔黏土矿物，将纳米蒙脱土分散在PLA/PCL/PBAT中，可形成阻隔层，延长水蒸气透过PLA/PCL/PBAT薄膜的路径，增加曲折度，有效改善阻隔性能。
[0034]纳米蒙脱土的层与层之间排列紧密，层间距小，且有一定的亲水性，与PLA/PCL/PBAT基材的相容性差，影响了纳米蒙脱土的改性效果，本专利技术采用长链烷基双键硼化物、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺进行预处理和改性，二者作为交联剂的交联作用，形成稳定的交联共混物体系，其中长链烷基双键硼化物具有耐高温、环境友好、性能稳定的优点，添加后能显著改善PLA、PCL、PBAT与纳米蒙脱土的混合效果，尤其是与N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺联用，克服了纳米蒙脱土与PLA、PCL、PBAT直接混合的缺陷，确保阻隔性能的改善。
[0035]同时，本专利技术基于PLA、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)和PCL优异的可降解性能，以及淀粉的生物降解特性，试验发现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜，其特征在于：原料的重量份组成如下：淀粉 30
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40份PLA 10
‑
20份PCL 10
‑
20份PBAT 60
‑
70份复合纳米材料 6
‑
10份抗氧化剂 0.5
‑
1.5份增塑剂 0.5
‑
1.5份润滑剂 0.5
‑
1.0份；所述复合纳米材料为长链烷基双键硼化物和N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺改性的纳米蒙脱土和白炭黑；长链烷基双键硼化物、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米蒙脱土和白炭黑的质量比为(7
‑
9):(3
‑
5):80:20。2.根据权利要求1所述的复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜，其特征在于：原料的重量份组成如下：淀粉 35份PLA 15份PCL 15份PBAT 65份复合纳米材料 8份抗氧化剂 1份增塑剂 1份润滑剂 0.75份；长链烷基双键硼化物、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米蒙脱土和白炭黑的质量比为9:3:80:20。3.根据权利要求1或2所述的复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜，其特征在于：所述长链烷基双键硼化物中长链烷基的C原子数为12
‑
15，且为正构长链烷基。4.根据权利要求1或2所述的复合纳米材料改性的淀粉基生物降解食品包装膜，其特征在于：所述复合纳米材料的制备方法如下：称取纳米蒙脱土、白炭黑，用水分散，于50
‑
60℃搅拌溶胀8
‑
12小时；称取配方量的长链烷基双键硼化物和N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺，加入至水中，溶解，然后加入到溶胀好的纳米蒙脱土
‑
白炭黑体系中，于50...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾程松，张健，张毅倩，
申请(专利权)人：安徽鼎洋生物基材料有限公司，
类型：发明
国别省市：